JP4599446B2 - Gradation control device and gradation control method - Google Patents
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Description
本発明は、動画成分の多い画像に対する階調制御装置および階調制御方法に関する。 The present invention relates to a gradation control device and a gradation control method for an image having many moving image components.
近年では、デジタル放送を受信するテレビ受信装置が普及しつつある。このテレビ受信装置では、トランスポートストリームから所望のパケットを抽出し、パケット内の圧縮されたデジタル映像信号を復号している。 In recent years, television receivers that receive digital broadcasts are becoming widespread. In this television receiver, a desired packet is extracted from a transport stream and a compressed digital video signal in the packet is decoded.
このデジタル映像信号はMPEG方式で圧縮されているが、この映像信号を復号した場合、ブロックノイズが生じることがある。従来において、デジタル映像信号のフィールド間またはフレーム間の画素差分量を抽出して、動画成分を判定し、この判定結果に応じて、ノイズ低減レベルを適応的に制御するコアリング技術が提案されている(例えば、特許文献1を参照)。このコアリング制御では、映像信号に対して動画成分の検出を行い、検出レベルによってコアリング(ノイズ低減レベル)の量を変化させる。動画の度合いは例えばフレーム間の差分情報のヒストグラムを検出し、あるレベル以上の画素の数から判定される。 This digital video signal is compressed by the MPEG method, but when this video signal is decoded, block noise may occur. Conventionally, a coring technique has been proposed in which a pixel difference amount between fields or frames of a digital video signal is extracted, a moving image component is determined, and a noise reduction level is adaptively controlled according to the determination result. (For example, refer to Patent Document 1). In this coring control, a moving image component is detected from a video signal, and the amount of coring (noise reduction level) is changed according to the detection level. The degree of moving image is determined, for example, by detecting a histogram of difference information between frames and determining the number of pixels above a certain level.
また、映像信号のプレーンな領域に対してスムージング処理を行う技術も提案されている(例えば、特許文献2を参照)。この技術は、階調の劣化による縞やブロックノイズの低減に効果があることが知られている。 A technique for performing smoothing processing on a plain area of a video signal has also been proposed (see, for example, Patent Document 2). This technique is known to be effective in reducing stripes and block noise due to gradation degradation.
しかしながら、特許文献2の技術は、ノイズ低減効果を上げ過ぎると、全体的に動画の度合いの低い画像がボケてしまう結果になる。
However, the technique of
本発明の目的は、動画成分の少ない画像のボケを目立たせることなく動画成分の多い画像で発生するブロックノイズを効果的に低減できる階調制御装置および階調制御方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a gradation control apparatus and a gradation control method capable of effectively reducing block noise generated in an image having a large amount of moving image components without conspicuous blurring of an image having a small amount of moving image components.
本発明の第1観点によれば、映像信号の動き量に応じてこの映像信号のコアリング量を変化させるコアリング回路と、この映像信号に対して階調スムージング処理を行うスムージング回路と、映像信号の動き量としてフレーム差分ヒストグラムを取得し、このヒストグラムを重み付けした結果に対応して階調スムージング処理の効果パラメータを変更するパラメータ制御回路とを備える階調制御装置が提供される。 According to the first aspect of the present invention, a coring circuit that changes the coring amount of the video signal according to the amount of motion of the video signal, a smoothing circuit that performs gradation smoothing processing on the video signal, and a video A gradation control device is provided that includes a parameter control circuit that acquires a frame difference histogram as a signal motion amount and changes an effect parameter of gradation smoothing processing in accordance with a result of weighting the histogram.
本発明の第2観点によれば、映像信号の動き量に応じてこの映像信号のコアリング量を変化させ、この映像信号に対して階調スムージング処理を行う階調制御方法であって、映像信号の動き量としてフレーム差分ヒストグラムを取得し、このヒストグラムを重み付けした結果に対応して階調スムージング処理の効果パラメータを変更する階調制御方法が提供される。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a gradation control method for performing gradation smoothing processing on a video signal by changing a coring amount of the video signal in accordance with a motion amount of the video signal. A gradation control method is provided in which a frame difference histogram is acquired as the amount of motion of a signal, and an effect parameter of gradation smoothing processing is changed in accordance with a result of weighting the histogram.
これら階調制御装置および階調制御方法では、映像信号の動き量としてフレーム差分ヒストグラムが取得され、このヒストグラムを重み付けした結果に対応して階調スムージング処理の効果パラメータが変更される。従って、動き量が大きくなるほど階調スムージングの効果を増大させ、動き量が小さくなるほど階調スムージングの効果を減少させる設定が可能となり、動画成分の少ない画像のボケを目立たせることなく動画成分の多い画像で発生するブロックノイズを効果的に低減できる。 In these gradation control devices and gradation control methods, a frame difference histogram is acquired as the amount of motion of the video signal, and the effect parameter of the gradation smoothing process is changed according to the result of weighting the histogram. Therefore, it is possible to set the gradation smoothing effect to increase as the amount of motion increases, and to decrease the effect of gradation smoothing as the amount of motion decreases, and there are many moving image components without conspicuous blurring of images with less moving image components Block noise generated in an image can be effectively reduced.
以下、本発明の一実施形態に係る階調制御装置について添付図面を参照して説明する。この階調制御装置はデジタル放送を受信するテレビ受信装置、ビデオレコーダ、あるいはセットトップボックスに組み込まれるものである。 Hereinafter, a gradation control device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. This gradation control device is incorporated in a television receiver, a video recorder, or a set top box that receives digital broadcasting.
図1はこの階調制御装置の構成を概略的に示す。この階調制御装置では、デジタル映像信号が例えば輝度信号Y、色信号Cb/Pb、および色信号Cr/Prに分離して供給される。これら信号Y,Cb/Pb,およびCr/Prはコアリング回路11に入力され、このコアリング回路11から信号Y’,Cb/Pb’,およびCr/Pr’として階調スムージング回路12に出力され、さらに階調スムージング回路12から信号Y",Cb/Pb",およびCr/Pr"として出力される。コアリング回路11は映像信号、すなわち輝度信号Y、色信号Cb/Pb、および色信号Cr/Prの各々のコアリング量を例えば特開2007−53697号公報に記載の方式で変化させるように構成してよい。また、階調スムージング回路12はコアリング回路11からの映像信号、すなわち信号Y’,Cb/Pb’,およびCr/Pr’の各々に対して例えば特開2008−160440号公報に記載の方式で階調スムージング処理を行うように構成してよい。
FIG. 1 schematically shows the configuration of the gradation control apparatus. In this gradation control device, the digital video signal is supplied separately, for example, as a luminance signal Y, a color signal Cb / Pb, and a color signal Cr / Pr. These signals Y, Cb / Pb, and Cr / Pr are input to the
階調制御装置はさらにフレームバッファ13、動画成分検出回路14、および動画成分検出回路15、および減算器16を備える。映像信号、例えば輝度信号Yはフレームバッファ13および減算器16に並行して入力される。フレームバッファ13は輝度信号Yを1フレーム期間毎に画像情報として現フレームバッファ17に取り込み、この画像情報を1フレーム期間の遅延で1フレーム遅延バッファ18に保持させ、この画像情報を減算器16に遅延輝度信号として出力する。減算器16はフレームバッファ13から得られた遅延輝度信号と輝度信号Yとの差分をフレーム差分信号として動画成分検出回路14に出力する。この動画成分検出回路14は、減算器16に接続されるヒストグラム取得回路19、ヒストグラム取得回路19に接続される取得範囲設定回路20、および取得範囲設定回路20に接続される入出力変換器21を含む。
The gradation control device further includes a
一般に、映像信号の動画成分が多くなるほどこのフレーム差分信号において大きな値の割合が増えることになる。従って、動画成分の多い映像信号の場合、フレーム差分信号のヒストグラムは輝度差の大きいほうに集中する傾向となる。 In general, as the moving image component of the video signal increases, the ratio of a large value in the frame difference signal increases. Therefore, in the case of a video signal having a large number of moving image components, the histogram of the frame difference signal tends to concentrate on the larger luminance difference.
ヒストグラム取得回路19は、画像のフレーム差分輝度分布を示すヒストグラムをフレーム差分信号から1フレーム期間毎に取得する。取得範囲設定回路20はヒストグラム取得回路19から得られたヒストグラムに対して取得範囲を設定する。入出力変換器21は取得範囲設定回路20で設定された取得範囲の度数(画素数)の総和を求め、この総和に対応するコアリング制御信号をコアリング回路11に出力する。コアリング回路11は、映像信号、すなわち輝度信号Y、色信号Cb/Pb、および色信号Cr/Prの各々のコアリング量をコアリング制御信号に対応して変化させる。
The
また、フレーム差分信号のヒストグラムは動画成分検出回路15にも供給される。この動画成分検出回路15は、ヒストグラム取得回路19に接続される重み付けテーブル22、重み付けテーブル22に接続される入出力変換器23、イニシャルパラメータ設定回路24、並びに入出力変換器23およびイニシャルパラメータ設定回路24に接続される加算器25を含む。重み付けテーブル22は、ヒストグラム取得回路19から得られたフレーム差分輝度分布の全ヒストグラムに対してこれらヒストグラムにそれぞれ割り当てられた重み付け係数を乗算する。入出力変換器23は、重み付けテーブル22から乗算結果として得られる全ヒストグラムの度数の総和を求め、この総和に対応するスムージング制御信号を出力する。イニシャルパラメータ設定回路24はユーザ設定値あるいはメーカ設定値として用意されるイニシャルパラメータ(初期値)を階調スムージング処理の効果パラメータとして設定する。加算器25はイニシャルパラメータ設定回路24により設定された階調スムージング処理の効果パラメータにスムージング制御信号に対応してオフセットを与え、この結果の効果パラメータを階調スムージング回路12に出力する。階調スムージング回路12はコアリング回路11からの映像信号、すなわち信号Y’,Cb/Pb’,およびCr/Pr’の各々に対してこの効果パラメータに従って階調スムージング処理を行う。
The histogram of the frame difference signal is also supplied to the moving image
次に、階調スムージング処理のパラメータ制御についてさらに説明する。ヒストグラム取得回路19は例えば図2に示すようなフレーム差分信号のヒストグラムを取得する。重み付けテーブル22の重み付け係数は、例えば図2に示すように単調増加するものに設定される。この場合、差分輝度値の高い割合が多いほど度数の総和も増大する。すなわち、この総和は画像の動画成分が多いほど大きな値になる。入出力変換器23では、総和の入力値がスムージング制御信号を階調スムージング処理の制御を最適化するように変換される。
Next, parameter control for gradation smoothing processing will be further described. The
図3は入出力変換器23の出力特性の例を示す。この出力特性は、入力値の小さい所定範囲において出力値をゼロに維持しこの所定範囲を越える入力値の範囲で出力値を指数的に増大させるものである。これは、階調スムージング処理の効果パラメータにオフセットを与えることになる。上述の入出力変換出力23の出力がイニシャルパラメータ設定回路24の出力と加算される場合、加算器25の出力特性は図4に示すようになる。実際には、加算器25の出力が階調スムージング処理の効果パラメータとして階調スムージング回路12に出力される。
FIG. 3 shows an example of output characteristics of the input /
すなわち、ヒストグラムの重み付けにより階調スムージング処理の効果パラメータを映像信号の動画成分に対応して増減させることができるようになり、効果パラメータにオフセットを与えることにより動画成分の少ない映像信号に対する階調スムージング処理を確実に省略できるようになる。 That is, the effect parameter of gradation smoothing processing can be increased / decreased according to the moving image component of the video signal by weighting the histogram, and the gradation smoothing for the image signal with less moving image component by giving an offset to the effect parameter. The processing can be reliably omitted.
以下、この階調制御装置の動作結果の一例について従来の技術と比較して説明する。ここで、階調スムージングは静画では、ボケ感を考慮して1階調(1LSB)より大きい信号には動作しないものとする。最初に従来の技術でも除去できる例を説明する。図5に示すような2階調分のブロックノイズが映像信号において発生し、このブロックノイズがコアリング回路11に入力されると、コアリング回路11がこのブロックノイズのレベルをスライスして図6に示すようにレベル低下した1階調分のブロックノイズに変化させる。このブロックノイズがさらに階調スムージング回路12に入力されると、階調スムージング回路12はブロックノイズに対して階調スムージング処理を行って、図7に示すように1階調当り2ビット分細分化して遷移させるブロックノイズに変化させる。
Hereinafter, an example of the operation result of the gradation control device will be described in comparison with the conventional technique. Here, it is assumed that tone smoothing does not operate on a signal larger than one tone (1LSB) in consideration of blurring in a still image. First, an example that can be removed by the conventional technique will be described. When block noise corresponding to two gradations as shown in FIG. 5 is generated in the video signal and this block noise is input to the
次に従来の技術では除去できない例であるが、3階調分のブロックノイズが映像信号において発生し、このブロックノイズがコアリング回路11に入力されると、コアリング回路11このブロックノイズのレベルをスライスして図9に示すようにレベル低下した2階調分のブロックノイズに変化させる。このブロックノイズがさらに階調スムージング回路12に入力されると、従来の技術を採用した場合、静画、動画にかかわらず2階調以上の信号に対しては階調スムージング回路12は動作しないためスムージング処理は行われず、階調スムージング回路12の出力は第9図と同じ波形となる。しかし前述した本実施形態の構成によって、階調スムージング回路を静画では2階調以上、動画では例えば3階調以上でリミッターをかけるように設定すれば、階調スムージング回路12はブロックノイズに対して階調スムージング処理を行って、図10に示すように1階調当り2ビット分細分化して遷移させるブロックノイズに変化させることが可能となる。
Next, as an example that cannot be removed by the conventional technique, when block noise for three gradations is generated in the video signal and this block noise is input to the
すなわち、フレームバッファ13、減算器16、ヒストグラム取得回路19、重み付けテーブル22および入出力変換器23を含むパラメータ制御回路を追加した場合には、上述のように振幅の大きいブロックノイズに対しても図10に示す階調スムージング処理を行って動画成分の多い画像に発生したブロックノイズを低減できるようになる。
That is, when a parameter control circuit including the
本実施形態の階調制御装置では、映像信号の動き量としてフレーム差分ヒストグラムが取得され、このヒストグラムを重み付けした結果に対応して階調スムージング処理の効果パラメータにオフセットが与えられる。従って、動き量が大きくなるほど階調スムージングの効果を増大させ、動き量が小さくなるほど階調スムージングの効果を減少させる設定が可能となり、動画成分の少ない画像のボケを目立たせることなく動画成分の多い画像で発生するブロックノイズを効果的に低減できる。 In the gradation control apparatus of this embodiment, a frame difference histogram is acquired as the amount of motion of the video signal, and an offset is given to the effect parameter of the gradation smoothing process corresponding to the result of weighting this histogram. Therefore, it is possible to set the gradation smoothing effect to increase as the amount of motion increases, and to decrease the effect of gradation smoothing as the amount of motion decreases, and there are many moving image components without conspicuous blurring of images with less moving image components Block noise generated in an image can be effectively reduced.
尚、本発明は上述の実施形態に限定されず、様々に変形可能である。 In addition, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, It can deform | transform variously.
上述の実施形態では、階調スムージング回路12がコアリング回路11の後段に配置されたが、例えば図11に示す変形例のようにコアリング回路11の前段に配置されてもよい。この変形例では、上述の実施形態と同様の部分を同一参照符号で表し、その説明を省略する。但し、コアリング回路11が階調スムージング回路12の階調スムージング処理結果の映像信号を処理することになるため、静画時と動画時のゲイン差を大きくとる必要があり、静画および動画間の移行により絵柄変化が大きくなる可能性がある。これを考慮した場合には、階調スムージング回路12がコアリング回路11の後段に配置される方が好ましい。
In the above-described embodiment, the
ちなみに、ヒストグラム取得回路19は階調スムージング回路12用の動画成分検出回路31に設けられ、コアリング回路11用の動画成分検出回路32において省略されている。ヒストグラム取得回路19は動画成分検出回路31および32の両方に設けられてもよいが、結果として同一のヒストグラムを取得することになるため、ヒストグラム取得回路19を階調スムージング回路12およびコアリング回路11に対して兼用する方が製造コストを低減できる。
Incidentally, the
11…コアリング回路、12…階調スムージング回路、13…フレームバッファ、16…、減算器、19…ヒストグラム取得回路、22…重み付けテーブル、23…入出力変換器、24…イニシャルパラメータ設定回路、25…加算器。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
この映像信号に対して階調スムージング処理を行うスムージング回路と、
映像信号の動き量としてフレーム差分ヒストグラムを取得し、差分値が高いほど度数が増大される特性を含むように、このヒストグラムを重み付けし、重みづけした度数の総和に対応して階調スムージング処理の効果パラメータを変更するパラメータ制御回路と、
を備えることを特徴とする階調制御装置。 A coring circuit that changes the coring amount of the video signal so that the larger the motion amount of the video signal, the larger the coring amount ;
A smoothing circuit that performs gradation smoothing processing on the video signal;
A frame difference histogram is acquired as the amount of motion of the video signal, the histogram is weighted so as to include a characteristic that the frequency increases as the difference value increases, and gradation smoothing processing is performed in accordance with the sum of the weighted frequencies . A parameter control circuit for changing the effect parameter ;
A gradation control device comprising:
映像信号の動き量としてフレーム差分ヒストグラムを取得し、
差分値が高いほど度数が増大される特性を含むように、このヒストグラムを重み付けし、重み付けした度数の総和に対応して階調スムージング処理の効果パラメータを変更することを特徴とする階調制御方法。
A gradation control method for performing gradation smoothing processing on the video signal by changing the coring quantity of the video signal so that the larger the motion amount of the video signal is, the larger the coring amount is .
Obtain the frame difference histogram as the amount of motion of the video signal,
A gradation control method characterized by weighting the histogram so as to include a characteristic in which the frequency is increased as the difference value is higher, and changing the effect parameter of the gradation smoothing process in accordance with the sum of the weighted frequencies. .
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